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在實(shí)際工況條件下，鋁合金存在硬度低、耐磨性 和耐蝕性差等缺陷，使其應(yīng)用受到一定限制。化學(xué) 鍍 Ni-P 合金具有硬度高、耐蝕性好、可焊性佳等優(yōu) 點(diǎn)，是鋁合金表面處理的重要途徑[IJ 。本文主要研 究了乳酸、酒石酸伺納、棚酸和擰朦酸鈾對鍍層沉積 速率的影響，并對鍍層的表面形貌、結(jié)合強(qiáng)度以及耐 蝕性等進(jìn)行了考察，得到了鋁合金基體化學(xué)鍍 N i-P 的優(yōu)化工藝配方。
1 實(shí)驗(yàn)
1.1 實(shí)驗(yàn)材料
采用 35 mm X 20 mmX 3 mm 的 6 063 鍛造鋁 合金試樣進(jìn)行化學(xué)沉積，其各主要成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為: Si O. 2 %O . 6 % ，Mg o. 45 %O . 90 %，Cu0.1 % ，F(xiàn)e O . 35 %。
1.2 工藝流程 砂紙打磨試樣一→水洗一→堿洗一→熱水洗一→冷水洗一→活化一→一次浸缽--水洗一→退悴一→水洗一+二次浸缽一→水洗一→退怦→→水 洗一→純水洗一→吹干一→稱重一→化學(xué)鍍一→水 洗一→吹干一→檢測
1.3 主要工序說明
(1)堿洗
Na3 P03 30 g / L ，Na 2 C03 35 g/ L ，十 二燒基磺 酸鈾 5 g / L ，75 oC ，5 min 。
(2) 活化
質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 15 %的 H N03 溶液，室溫，2030 s。
(3) 浸鑄
ZnO 110 g / L ，NaOH 510 g / L ，KNaC4 H 4 06 15 g/ L ，F(xiàn)eC13 1 g / L ，室溫，一次浸辭時(shí)間為 30 45 s ， 二次浸辭時(shí)間為 15 20 s。
(4)退鎊
l)H N03 溶液，室溫，10 15s o
1.4 鍍層性能測試
(1)沉積速率 采用增重法計(jì)算鍍層的沉積速率，根據(jù)鍍層的密度計(jì)算:
v = [(ml -m2)/(7.8.S)] X 104 (1) 式中 : ml 為試樣鍍覆后的質(zhì)量，g ; m2 為試樣鍍覆 前的質(zhì)量，g ; 7.8 為鍍層的密度，g /cm3 ; S 為試片 的表面積，cm2 0 采用 TG 328A 型電光分析天平稱 量試樣施鍍前、后的質(zhì)量。
(2) 結(jié)合強(qiáng)度
按照 GB 5933-邸，采用熱震法定性檢測鍍層的 結(jié)合強(qiáng)度。將鍍覆有鍍層的鋁合金試樣在 200 0C 下烘烤 120 min ，然后迅速冷卻，觀察 Ni-P 鍍層是否有局部剝離、起泡、起皮等不良現(xiàn)象。
(3) 孔隙率
將 25 g 鐵氧化餌和 15 g 氯化鈾榕于 1 L 蒸館 水中，充分?jǐn)嚢韬蟠谩Ｔ?25 oC 的上述溶液中，將試樣浸泡 30 s，取出試樣，立即水洗，并在空氣中干燥。存在孔隙的部位將出現(xiàn)明顯可見的藍(lán)點(diǎn)，計(jì)算 出單位面積上藍(lán)點(diǎn)的數(shù)量。
(4)耐蝕性 在室溫下，將鍍覆有鍍層的合金試樣一半浸入濃硝酸中，另一半暴露于空氣中，記錄試樣表面出現(xiàn) 第一個變色點(diǎn)的時(shí)間兇。
2 結(jié)果與討論
2.1 溫度的影晌
圖 1 為溫度對化學(xué)鍍 Ni-P 鍍層沉積速率的影 響。由圖 1 可知:沉積速率隨溫度升高而加快，但溫 度過高會引起鍍液蒸發(fā)速率加快，鍍液成分難以控 制，次磷酸鈾分解反應(yīng)加劇，從而使鍍液性能惡化。 因此，將溫度設(shè)定在 75 80 oC 的范圍內(nèi)，鍍液既有 較快的反應(yīng)速率又有較好的穩(wěn)定性能。
2.2 pH 值的影晌
實(shí)驗(yàn)過程中，采用氨水調(diào)節(jié)鍍液的 pH 值。圖2 為 pH 值對化學(xué)鍍 Ni-P 鍍層沉積速率的影響。
由圖 2 可知:沉積速率隨 pH 值升高而加快，但 pH值過高會加劇次磷酸根的自分解反應(yīng);此外，隨著氨 水的質(zhì)量濃度的增加，氨水與 N?+ 形成配位離子， 進(jìn)一步降低游離 N?+ 的質(zhì)量放度，從而導(dǎo)致沉積速 率降低。因此，將 pH 值設(shè)定在 5. 05o 5 的范圍內(nèi)。
2.3 硫酸鎮(zhèn)和次磷酸鈾的影晌
圖 3 為主鹽的質(zhì)量濃度對化學(xué)鍍 Ni-P 鍍層沉
積速率的影響。由圖 3 可知:沉積速率隨主鹽的質(zhì) 量濃度的增加而加快;但當(dāng)沉積速率加快到一定程 度后，繼續(xù)增加主鹽的質(zhì)量濃度，沉積速率反而降 低。因此，硫酸鎮(zhèn)和次磷酸鈾的質(zhì)量濃度均維持在23 g/ L 為宜。
2.4 配位劑的影晌
圖 4 為配位劑的質(zhì)量濃度對化學(xué)鍍 Ni-P 鍍層 沉積速率的影響。由圖 4 可知:沉積速率隨配位劑的質(zhì)量濃度的增加而加快，達(dá)到一定程度后逐漸降低。乳酸作為配位劑時(shí)，Ni-P 鍍層具有沉積速率均勻、表面質(zhì)量良好、結(jié)合強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。綜上所述，本實(shí)驗(yàn)確定化學(xué)鍍 Ni-P 合金的工藝條件為:硫酸鐮23 g/ L，次磷酸鈾 23 g/L，乙酸鈾 20 g/ L，乳酸 12 g/ L，pH 值 5005o5 ，75 80 oC ，l h。
3 鍍層性能的研究
3.1外觀
實(shí)驗(yàn)表明：采用配位劑的鍍層光亮度比較好，表面均勻，沒有針孔、麻點(diǎn)、起皮、脫落、斑點(diǎn)、分層、樹枝狀結(jié)晶等缺陷。
3.2耐蝕性
將濃硝酸滴在試件表面，然后觀察試件表面變色的時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如表1所示。
3.3 孔隙率
鍍層孔隙率的測定結(jié)果，如表 2 所示。由表 2可知:隨著施鍍時(shí)間的增加，鍍層變厚，施鍍 1 h，耐 蝕性達(dá)到最佳，孔隙率為 0。
3.4 結(jié)合強(qiáng)度
根據(jù)金屬鍍層結(jié)合強(qiáng)度的測試方法，經(jīng)放大鏡檢查沒有發(fā)現(xiàn)鼓泡、起皮或脫落等現(xiàn)象。
4 結(jié)論
通過實(shí)驗(yàn)研究確定了化學(xué)鍍 Ni-P 合金合適的 工藝條件:硫酸鎮(zhèn) 23 g/ L，次磷酸鈾 23 g/L，乙酸鈾20 g/ L，乳酸 12g/ L，pH 值 5. 05. 5 ，75 80 oc ，1 h。采用此工藝獲得的鍍層表面光亮、均勻、完整， 孔隙率小，結(jié)合強(qiáng)度和耐蝕性良好。
